结霜现象及抑霜技术的研究进展

结霜现象广泛存在于制冷、低温储存、空调热泵以及其它低温领域,霜层的存在会增加换热热阻,降低传热系数,对换热系统造成一定的危害。因此研究冷表面上的结霜机理,探索有效的抑霜除霜方法一直倍受国内外学者的关注。文章简单介绍了冷表面结霜现象的基础研究,以及外加电场和磁场对结霜过程的影响,综述了抑霜技术的研究进展,主要包括表面改性如通过疏水和亲水处理来控制结霜现象的研究现状,最后对抑霜技术的研究方向以及应用前景进行了总结和展望。     

风冷热泵蒸发器结霜性能的研究

建立了一个可以反映风冷热泵翅片管式蒸发器局部特性的数学模型,该模型考虑了蒸发器在干、湿、霜工况下传热、传质的差异以及霜层沿管子变化的情况。对常用的翅片管式蒸发器进行了理论研究,计算结果表明:蒸发器表面霜层分布极不均匀,影响了换热。同时提出了新型改进蒸发器结构,结果表明改进效果良好,普通换热器换热性能下降的速度是改进型换热器的1.5倍。数值计算的结果和实验测试的结果吻合良好,证明了数学模型的正确性与可靠性。     

翅片类型对热泵空调结霜特性的影响

通过实验研究了室外换热器采用平直、波纹、波纹/开缝翅片对热泵空调器动态结霜性能的影响。结果表明,在结霜工况下,平直、波纹、波纹/开缝三种翅片类型的系统制热量、COP和压缩机功率的峰值、平均值依次增大,其中,波纹/开缝翅片的各项平均值比平直翅片分别减小了14.57%、8.26%和7.11%。波纹/开缝翅片的性能参数最早开始衰减且衰减幅度也最大,其次是波纹翅片,平直翅片最晚开始衰减且幅度最小。结霜时,水蒸气变为霜的相变过程对传热具有强化作用,同时霜层减小了翅片间隙使风阻增大、室外风机流量减小,这对传热具有恶化作用。结霜时性能参数的曲线存在上升段和衰减段,与霜层微观成长特性一致:结霜初期,冰晶由粒状变为柱状,尚未显著阻塞翅片间隙,对传热的强化作用较显著,曲线处于上升段;结霜中后期,冰晶先沿半径成长,后又在柱状晶间隙堆垛,对传热的恶化作用较显著,曲线处于衰减段。     

室外环境参数对空气源热泵翅片管蒸发器动态结霜特性的影响

对一台空气源热泵空调器在不同环境条件下室外换热器的动态结霜性能进行了实验研究,分析了进风温、湿度对热泵空调器结霜量及霜层厚度的影响。实验中考虑了结霜引起的热泵系统蒸发温度及风机流量的变化,采用显微照相法测量翅片表面霜层厚度,结霜量则通过测量蒸发器进出口含湿量的方法来获得。实验结果表明,室外换热器结霜量随时间线性增长,而翅片表面霜层厚度则分为初始段、匀速增长段和快速增长段三个阶段;在结霜循环的最后20％～30％的快速增长段内霜层生长速率大大加快,可达匀速生长段霜层生长速率的2．4,3．3倍。对于不同的工况,蒸发器均在进风温度0～3℃附近时结霜最为严重,且相对湿度对霜层厚度的影响要大于对结霜量的影响。     

自然对流下强吸水表面上结霜特性的研究

在自行研制的强吸水表面上进行了结霜实验研究,测得了其上的霜表面温度随时间的变化情况,并与普通金属表面上的进行了对比.进行了不同实验条件下吸水表面上霜厚的测量,与普通金属表面进行了对比,研究了涂层厚度对结霜的影响.结果表明,这种涂层在较易结霜的实验条件下可使初始霜晶出现时间延迟555分钟左右,在低于冰点的一定范围内,初始霜晶出现可延迟3小时以上;并且霜厚减少可达40%以上,霜层疏松,在外力的作用下很容易除去.涂层越厚,吸水能力越强,抑霜作用也就越明显.     

准稳态结霜模型求解与分析

介绍了结霜过程的一维准稳态数学模型,并对该模型进行求解,分析了结霜过程的特征,讨论了湿空气流速、相对湿度及冷面温度变化对结霜过程的影响。计算结果表明:结霜过程是表面凝华和内部凝华共同作用的结果;较大的流速和相对湿度、较低的冷面温度对应较快的结霜速度;结霜过程中霜层密度的增长存在临界点,临界点之后,进一步的结霜并不能使传热恶化的速度加快。     

影响翅片管换热器结霜因素的研究

用实验研究低温工况下（-5℃以下）变化参数对翅片管换热器霜形成率的影响,获得了空气入口相对湿度、空气流速以及翅片间距等参数对结霜量和空气侧压降的变化规律。实验结果可以为制冷系统的优化提供依据。     

铝基体超疏水表面结冰结霜特性研究

采用中性电解液,通过电化学加工技术及氟化处理方法制备出铝基体超疏水表面,接触角达160°,滚动角小于5°,并在其上进行了结冰和结霜研究.在不同实验条件下研究超疏水表面的形貌、霜高随时间的变化,并与相同条件下的普通铝表面、吸水性表面进行了对比.结果表明,该超疏水表面经过50多次结霜、除霜后,仍具有很好的超疏水性能,表现出良好的重复性和耐久性;与普通铝表面相比,铝基体超疏水表面具有明显的抗结冰结霜性能,霜晶先出现在四周边缘处并逐渐蔓延到中间,但抑霜能力随着冷表面温度的降低而减小;与吸水性表面相比,超疏水表面在抗结冰结霜的同时能有效抑制表面质量的增加.     

低温翅片管换热器结霜试验研究

为了解翅片管换热器在低温工况下的传热性能以及结霜情况,进行了翅片管换热器的结霜试验.在翅片管换热器设置8个不同的观测点进行霜层厚度数据的采集,得到8条霜层厚度曲线.分析曲线后表明在不考虑环境风速的情况下,结霜量主要与空气相对湿度、流体在管内的形态等因素有关,同时发现翅片管换热器结霜的重点区域是换热器上部和入口处,并从理论上分析了结霜过程.     

空气源热泵冷热水机组的结霜及除霜控制方法的分析

讨论分析影响空气源热泵冷热水机组结霜的因素及常用除霜控制方式。     

换热器表面结霜特性的数值分析

本文中采用数值计算方法预测了翅片管式换热器表面结霜的特性。换热器表面结霜是一个瞬变问题，为了计算方便，将其简化为准稳态过程，即在时间步长内，认为该过程是稳定的，然后把所得的霜层厚度以及霜层的表面温度作为下一时间步长内传热传质的边界条件。在研究中考虑了霜层阻力引起风量下降这一因素，计算结果具有一定的实际意义。     

空气源热泵结霜性能动态仿真

本文通过对空气源热泵的结霜过程进行仿真,分析了结霜工况下系统多个参数的变化过程,为进一步研究空气源热泵机组的结构优化和控制优化奠定基础     

热泵蒸发器结霜过程的理论研究

建立了热泵蒸发器结霜过程的数学模型，编制了相应的仿真程序。研究了入口空气相对湿度、温度以及翅片间距等参数对蒸发器结霜量和空气例压降的变化规律。计算结果和实验测试的结果吻合较好，研究结论对翅片管式蒸发器设计具有重要意义。     

结霜工况下空气源热泵-冷柜双联机性能实验研究

空气源热泵-冷柜双联机将热泵系统部分制冷剂用于对冷柜制冷系统进行机械过冷,可提高系统整体性能。本文将空气源热泵室外机与冷柜冷凝器设计成一体式换热器,在冬季工况下可利用冷柜制冷系统的冷凝热延缓空气源热泵室外机结霜。实验研究了结霜工况下空气源热泵-冷柜双联机性能,将热泵-冷柜联合运行工况下的性能与热泵单独运行工况下的性能进行了对比,并分析了不同冷流比条件下热泵系统、冷柜系统性能及热泵室外换热器表面结霜性能。实验结果表明:在室外换热器严重结霜工况下,相比于空气源热泵单独运行,双联机联合运行使结霜周期延长为原来的2.17倍,热泵系统平均制热量及平均COP分别提高了约5%及4.8%。随着冷流比增大,冷柜系统平均制冷量和平均COP均增大。而空气源热泵在冷流比为0～12%范围内,结霜周期、平均制热量及平均COP均变化较小,当冷流比大于12%时,随着冷流比增大,结霜周期缩短,平均制热量及平均COP呈下降趋势。     

改善空气源热泵结霜对机组性能影响的实验与分析

空气源热泵热水器是一种新型的热水器,具有安全、节能、环保等特点,但是它受环境温度影响较大。从目前空气源热泵的实际运行效果来看,这类机组在气温偏低且相对湿度比较大的地区制热运行时仍不理想,主要原因是蒸发器结霜及除霜造成的供热能力下降。本文基于实验研究,提出了改善或延缓空气源热水器室外换热器结霜的方法,以减少霜层对机组性能的影响。     

空气条件的影响及结霜制冷循环特性

本文以小型热泵装置为对象,讨论无结霜时制冷循环的平衡;蒸发器结霜时的空气条件及结霜导致制冷循环的动态特性.     

水平阵列方微柱表面自然对流的结霜特性研究

本文制作了微机械加工的阵列方微柱金属表面,实验研究了其在环境温度Tatm=24℃,相对湿度RH=17％,不同冷表面温度(Tw=-5.2、-10.1、-15.2℃)及不同试件尺寸时,自然对流条件下的结霜特性,分析了表面温度和持续时间对霜层厚度和霜重量的影响,提出了阵列方微柱表面的抗结霜机理,并通过仿真模拟进行了验证.结果...     

微通道换热器结霜特性研究现状与展望

微通道换热器在低温工况下用作蒸发器时存在结霜速度较快的问题,制约了其在制冷系统的应用。针对微通道换热器的结霜现象,本文归纳了影响微通道换热器结霜特性的因素、改善微通道换热器结霜特性的方案和微通道换热器结霜的相关仿真研究,介绍了微通道换热器结霜特性的研究现状和方向,发现目前影响微通道换热器结霜特性的因素主要分为:外部因素(环境参数、表面温度、凝水),结构因素(换热器布置方向、翅片结构、翅片密度、涂层、结垢)和内部因素(制冷剂分布)。改善微通道换热器结霜特性的研究集中在调整翅片的结构以实现更好的排水性能和更均匀的霜层分布,未来研究的重点在于开发抑霜性能更好的微通道换热器和建立更高精度的仿真模型。     

能量守恒定律在制冷循环过程中的解析

能量守恒定律是自然界普遍存在的定律之一,本文通过内能概念,利用能量守恒定律从微观上解释蒸气压缩式制冷的各个过程,从而为我们理解蒸气压缩式制冷原理提供了一个新思路。